Question

直角梯形ABCD中，AD∥BC，AB=AD=3，邊BC，AB分別在x軸和y軸上，已知點C的坐標分別為（4，0）．動點P從B點出發(fā)，以每秒1個單位的速度沿BC方向作勻速直線運動，同時點Q從D點出發(fā)，以與P點相同的速度沿DA方向運動，當Q點運動到A點時，P，Q兩點同時停止運動．設點P運動時間為t，
（1）求線段CD的長．
（2）連接PQ交直線AC于點E，當AE：EC=1：2時，求t的值，并求出此時△PEC的面積．
（3）過Q點作垂直于AD的射線交AC于點M，交BC于點N，連接PM，
①是否存在某一時刻，使以M、P、C三點為頂點的三角形是等腰三角形？若存在，求出此時t的值；若不存在，請說明理由；
②當t=______時，點P、M、D在同一直線上．（直接寫出）

Answer 1

【答案】分析：（1）過點D作DF⊥BC與F，可得四邊形ABFD是正方形，然后求出DF=AB，BF=AD，再求出FC，再根據(jù)勾股定理列式進行計算即可求出CD；
（2）用t表示出AQ、CP，再根據(jù)AD∥BC求出△AQE和△CPE相似，根據(jù)相似三角形對應邊成比例列出比例式進行計算求出t的值，再求出PC的長以及點E到PC的距離，然后利用三角形的面積公式列式進行計算即可得解；
（3）①先用t表示出MC、PC，然后分PC=MC，MP=MC，MP=PC三種情況，分別根據(jù)等腰三角形三線合一的性質列出方程求解即可得到相應的t值；
②用t表示出QD、PN，再根據(jù)相似三角形對應邊成比例列出比例式求解即可得到t的值．
解答：解：（1）如圖，過點D作DF⊥BC與F，
∵四邊形ABCD是直角梯形，AB=AD=3，
∴四邊形ABFD是正方形，
∴DF=AB=3，BF=AD=3，
∵點C的坐標分別為（4，0），
∴OC=4，
∴FC=BC-BF=4-3=1，
∴CD===；

（2）∵P、Q的速度都是每秒1個單位，
∴AQ=3-t，CP=4-t，
∵AD∥BC，
∴△AQE∽△CPE，
∴==，
即=，
解得t=2，
∴PC=BC-BP=4-2=2，
∵AE：EC=1：2，
∴點E到BC的距離為AB=×3=2，
∴S_△PEC=×2×2=2；

（3）①存在．
根據(jù)勾股定理，AC===5，
CN=BC-BN=4-（3-t）=1+t，
cos∠ACB==，
即=，
解得MC=（1+t），
PC=BC-BP=4-t，

如圖1，若MP=MC，則PN=CN，
∴（3-t）-t=1+t，
解得t=；
如圖2，若PC=MC，則4-t=（1+t），
解得t=；
如圖3，若MP=MC，過點P作PG⊥AC于G，
則cos∠ACB==，
即=，
解得t=；
綜上所述，t為秒或秒或時，以M、P、C三點為頂點的三角形是等腰三角形；
②如圖4，當點P、M、D在同一直線上時，∵AD∥BC，
∴△DQM∽PNM，△ADM∽△CPM，
∴=，=，
∴=，
∵PN=BN-BP=AQ-BP=3-t-t=3-2t，
∴=，
整理得，t²-10t+9=0，
解得t₁=1，t₂=9（舍去），
所以，t=1時，點P、M、D在同一直線上．
點評：本題是相似形綜合題，主要考查了直角梯形的性質，勾股定理，相似三角形的判定與性質，等腰三角形的性質，（3）①要根據(jù)等腰三角形的腰長分情況討論，②根據(jù)兩對相似三角形的過渡量得到比例式是解題的關鍵．